(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）１０〜８０質量％の量で存在する、フリーラジカル重合によるか、ヒドロシリル化による硬化が可能な、マレイミド、ポリエーテル、ポリエステル、ポリ（ブタジエン）、ポリウレタン、アクリレート及び１分子当り少なくとも２個のケイ化水素官能基をもつポリシロキサンからなる群から選択される、樹脂、
（ｂ）０．１〜３０質量％の量で存在する、２，６−ジグリシジルフェニルアリルエーテルであるエポキシ化合物、
（ｃ）０．１〜３質量％の量で存在する、前記エポキシ化合物のための硬化剤、
（ｄ）０．１〜１０質量％の量で存在する、前記樹脂のための硬化剤、及び
（ｅ）２０〜９０質量％の量で存在する充てん剤
を含む、ダイ結合性接着剤。
【請求項２】
前記充てん剤が、カーボンブラック、グラファイト、金、銀、銅、プラチナ、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイアモンド、アルミナ、バーミキュライト、雲母、ケイ灰石、炭酸カルシウム、チタニア、砂、ガラス、溶融シリカ、フュームドシリカ、硫酸バリウム、ポリテトラフルオルエチレン、ポリトリフルオルエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニリデン及びポリ塩化ビニルからなる群から選択される、請求項１に記載のダイ結合性接着剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アリルまたはビニル不飽和を有するエポキシ樹脂の存在により、改善された接着性を備えたダイ結合性接着剤に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
接着剤組成物は半導体パッケージの二次加工及び組立における種々の目的、例えば、集積回路チップのリードフレームまたは他の基板への結合及び回路パッケージまたはアセンブリーの印刷配線板への結合に用いられる。これらの用途における主要な要求は、伝統的にエポキシ樹脂で達成された、速硬化性と高接着強度である。しかしながら、エポキシ樹脂はもろいことがあり、ダイ結合性接着剤に柔軟性、疎水性及び他の目的をもたらすために、他の樹脂が評価され、用いられてきた。同様に、代りの樹脂が常にエポキシ樹脂によりもたらされる強い接着性を示すとは限らない。したがって、半導体パッケージの製造において用いられる接着剤のすべての要求を満たす性質の調和をもたらすダイ結合性接着剤についての必要性がある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（ａ）フリーラジカル重合により硬化可能な、すなわち、炭素−炭素不飽和を有する、樹脂またはヒドロシリル化（hydrosilation）により硬化可能な、すなわち、水素化ケイ素基を有する、樹脂、（ｂ）アリルまたはビニル不飽和を含有するエポキシ化合物、（ｃ）前記樹脂のための硬化剤及び前記エポキシ化合物のための硬化剤並びに（ｄ）所望により、１以上の充てん剤を含む接着剤組成物である。この組成物は、接着促進剤またはカップリング剤を含有してもよい。本発明者は、アリルまたはビニル不飽和を含有するエポキシ化合物の添加が、炭素−炭素不飽和を含有するベース樹脂に対して接着性能における予想外の増加を与えることを発見した。他の態様では、本発明は、本発明の接着剤で基板に接着された半導体ダイを有する半導体パッケージである。
【０００４】
ミクロ電子工学用途における接着剤として用いることができるフリーラジカル硬化性樹脂は、たとえば、マレイミド、たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）から入手可能なもの、シロキサン及び、ポリシロキサン、たとえば、ジェレスト（Gelest）から入手可能なもの、ポリエーテル、たとえば、バスフ（BASF）から入手可能なもの、ポリエステル、たとえば、ユニケマ（Uniqema）またはバイエル（Bayer）から入手可能なもの、ポリ（ブタジエン）、たとえば、エルフ−アトケム（Elf-Atochem）から入手可能なもの、ポリウレタン、たとえば、バイエルまたはバスフから入手可能なもの並びにアクリレート樹脂、たとえば、サートマー（Sartomer）またはユーシービー・ラドキュア（UCB Radcure）から入手可能なものを包含する。
【０００５】
ヒドロシリル化により硬化するシロキサン及びポリシロキサンは、線状または環状ポリマーであって、１分子当り少なくとも２個のケイ化水素官能基をもつ。ポリエーテル、ポリエステル及びポリウレタンは好ましくは末端不飽和を含有するが、ポリマー鎖内に不飽和を含有してもよい。最終配合物に特定の材料特性、たとえば、レオロジー特性、親水または疎水特性、靭性、強度または柔軟性を与えるために、実施者は特別の樹脂を選択するだろう。この樹脂は接着剤組成物中に１０〜８０質量％の範囲で存在する。
【０００６】
エポキシ化合物は２，６−ジグリシジルフェニルアリルエーテルであり、またその参考例としては、リモネンジオキシド、グリシジルビニルベンジルエーテルまたはグリシジルビニルエーテルを包含する。エポキシ化合物は接着剤組成物中に０．１〜３０質量％の範囲で存在する。
【０００７】
ベース樹脂のための代表的な硬化剤は、熱または光開始剤であり得る、フリーラジカル開始剤である。開始剤は接着剤組成物中に０．１〜１０質量％、好ましくは０．１〜３．０質量％の量で存在する。好ましい熱開始剤は、ペルオキシド、たとえば、ブチルペルオクトエート及びジクミルペルオキシド並びにアゾ化合物、たとえば、２，２′−アゾビス（２−メチル−プロパンニトリル）及び２，２′−アゾビス（２−メチル−ブタンニトリル）を包含する。好ましい一連の光開始剤は、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）からイルガキュア（Irgacure）という商標で販売されているものである。ある配合物では、光硬化及び熱硬化の両方共が好ましく、たとえば、硬化過程は照射により開始することができ、より遅い過程工程において、硬化を熱を適用することにより完了させることができる。
【０００８】
エポキシ樹脂のエポキシ官能基のための代表的硬化剤はルイス塩基、たとえば、アミン、たとえば、Ａｎｃａｍｉｎｅ  ２３３７ｘｓ及び４，４′−ビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン〔両方共エア・プロダクツ（Air Products）から市販されている〕、イミダゾール、たとえば、四国化成工業（Shikoku Chemicals）の製品である、Ｃｕｒｅｚｏｌ  ２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ、アミド、たとえば、エア・プロダクツの製品である、Ｄｉｃｙａｎａｍｉｄｅ、ポリアミド、たとえば、ヘンケル（Henkel）の製品であるＶｅｒｓａｍｉｄｅ  １４０、第３級アミン、たとえば、エア・プロダクツの製品である、Ａｍｉｃｕｒｅ  ＤＢＵである。代わりに、ルイス酸、たとえば、ローディア（Rhodia）の製品である、Ｒｈｏｄｏｒａｓｉｌ  ２０７４〔（トリルクミル）ヨードニウムテトラキス（ペンタフルオルフェニル）ボーレート〕、またはジェネラル・エレクトリック（General Electric）の製品である、ＧＥ  ＵＶ９３８０Ｃは、カチオン性硬化を開始させるのに用いることができる。エポキシ官能基のための硬化剤は、全配合物の０．１〜３質量％の範囲で組成物中に存在する。
【０００９】
一般に、これらの組成物は７０℃〜２５０℃の温度範囲内で硬化し、硬化は１０秒から３時間の範囲内にもたらされるだろう。各配合物の時間及び温度硬化プロフィルは、配合物の成分により変化するが、硬化プロフィルのパラメーターは、過度の実験をすることなしに当業者により調整し得る。
【００１０】
ある組成物においては、有機または無機の充てん剤を加えることが望ましい。適当な伝導性充てん剤はカーボンブラック、グラファイト、金、銀、銅、プラチナ、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイアモンド及びアルミナである。適当な非伝導性充てん剤は、バーミキュライト、雲母、ケイ灰石、炭酸カルシウム、チタニア、砂、ガラス、溶融シリカ、フュームドシリカ、硫酸バリウム並びにハロゲン化エチレンポリマー、たとえば、テトラフルオルエチレン、トリフルオルエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、塩化ビニリデン及び塩化ビニルの粒子である。所望による充てん剤は、存在する場合には、組成物の２０〜９０質量％の量である。
【００１１】
適当な接着促進剤またはカップリング剤はシラン、ケイ酸エステル、金属アクリレートまたはメタクリレート、チタン酸エステル並びに、キレート化配位子を含有する化合物、たとえば、ホスフィン、メルカプタン及びアセトアセテートである。存在する場合には、カップリング剤は、１０質量％までで、好ましくは、０．１〜０．３質量％の量で存在する。
【００１２】
本発明をさらに下記の例により説明するが、これらの例は発明を限定することを意図するものではない。
接着剤でリードフレーム上の接着剤パッドに接着されたシリコンダイ（前記ダイ及びリードフレームは注型化合物中に封入されている）からなる半導体パッケージを、ＪＥＳＤ２２−Ａ１１２と称するＪＥＤＥＣ固体状態技術協会（Solid State Technology Association）の試験プロトコルを用いて信頼度を試験する。この方法において、半導体パッケージを、１６８時間、８５℃及び８５％相対湿度に当て、次いで、５分間の標準はんだ再流動傾斜プロフィルを用いて赤外線オーブン中で２４０℃に曝す。パッケージの信頼度不合格は、パッケージ界面のあらゆる離層または亀裂の入った注型化合物として現われる。
【００１３】
ダイとリードフレームを接着する接着剤の破損を試験する、発明者の以前の実験は、ダイ結合性接着剤を用いてリードフレームに接着したダイの封入されていないアセンブリーを用いて行なわれた。これらの実験において、封入されていないアセンブリーをオーブン中で１７５℃で３０分硬化した。硬化後、アセンブリーを２つの群に分けた。第１群は、２４０℃で１分間の後に、１７５℃で４時間からなる、熱乾燥環境に曝した後、ダイ剪断強度について試験した。
【００１４】
第２群は、８５℃で、８５％の相対湿度で１６８時間からなる熱湿環境に曝した後、ダイ剪断強度について試験した。
曝露後、各群のアセンブリーを２５０℃まで加熱した後、ダイを基板から剪断した。アセンブリーのあるものは、ダイをリードフレームに接着する接着剤の凝集モード破壊を示し、他のものはダイとリードフレームを接着する接着剤の接着層モード破壊を示した。
【００１５】
凝集モードで破壊した接着剤は、同じ接着剤を用いた封入したパッケージについてのＪＥＤＥＣ試験方法における高い信頼度と相関したが、でこぼこのない金属表面を示す接着層モードにおいて破壊した接着剤は、同じ接着剤を用いた封入したパッケージについてのＪＥＤＥＣ試験方法における低い信頼度と相関した。
【００１６】
下記の例においては、アリルまたはビニル官能基を有するエポキシ化合物を含みまたは含まない配合物を、上記プロトコルを用いて、熱乾燥ダイ剪断強度（Kgの力で測定）及び熱湿ダイ剪断強度について試験した。用いたダイは、裸銅または銀めっきしたリードフレームに接着した、１２．５mm×１２．５mm×０．３８mmのシリコンダイであった。
【００１７】
接着剤組成物及び性能試験データを下表に提示し、該データは、アリルまたはビニル官能基を有するエポキシ化合物を含有する接着剤配合物は、熱湿剪断試験の間に凝集モードで破壊したが、アリル基またはビニル官能基を含有しないエポキシ化合物は接着層モードで破壊したことを示す。従って、データは、ビニルまたはアリル不飽和を有するエポキシ化合物を含有する配合物は、接着性能及び半導体パッケージ信頼度を改良することを示している。組成は質量％で報告されている。
【００１８】
【表１】
0004541599.tif 000002
【００１９】
【表２】
0004541599.tif 000003
【００２０】
【表３】
0004541599.tif 000004